(57)【要約】  【課題】  ドレン皿に溜まったドレン水を簡単な構成かつ少ないエネルギで蒸発させることができるドレン水の蒸発装置を提供する。  【解決手段】  ドレン水の蒸発装置１３はドレン皿１３１と、圧電振動子１３３と、送風ファン１３４とを有している。また、ドレン皿１３１には、ドレン皿１３１に溜まっているドレン水の水位を検知するための水位検知手段として水位センサ１３５が配置されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレン水を溜めておくドレン皿に圧電振動子を配設して成り、
前記圧電振動子を駆動することでミストが発生しない程度に水面を波立たせることを特徴とするドレン水の蒸発装置。
【請求項２】
前記圧電振動子は前記ドレン水の水面に対して所定の角度傾けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のドレン水の蒸発装置。
【請求項３】
前記ドレン皿の底部は凹部を有しており、
前記圧電振動子が前記凹部に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドレン水の蒸発装置。
【請求項４】
前記圧電振動子を振動板に取り付け、該振動板をドレン皿に取り付けることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のドレン水の蒸発装置。
【請求項５】
前記ドレン皿の近傍に送風装置を配置し、水面に送風することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のドレン水の蒸発装置。
【請求項６】
前記ドレン皿の水位を検知する水位検知手段と、
該水位検知手段にて検知した前記ドレン皿の水位が所定水位以下のとき前記圧電振動子の駆動を停止する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のドレン水の蒸発装置。
【請求項７】
前記ドレン水の水位に基づいて前記圧電振動子の入力電圧又は前記送風装置の回転数のうち少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項６に記載のドレン水の蒸発装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却庫のドレン水（除霜水）を蒸発させるドレン水の蒸発装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷却庫におけるドレン水の蒸発装置では、冷凍サイクルを構成する凝縮器又は圧縮機の熱が利用されている。このドレン水の蒸発装置は冷却サイクルの運転中に発生する熱を利用するものであり、それだけ省エネ的にドレン水の蒸発を行うことができる。
【０００３】
また、構造上冷凍サイクルを構成する凝縮器又は圧縮機の熱を利用できない場合、冷凍サイクルより十分な温熱が発生しない場合等、冷凍サイクルからの廃熱を充分に利用できない場合は別途電気ヒータを用いてドレン水を加熱し蒸発させている。
【特許文献１】特開2002−221384号公報
【特許文献１】特開2003−50073号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スターリング冷凍機を冷却装置として利用する場合、該スターリング冷凍機で発生する温熱の排熱には自然循環型のサーモサイフォンを利用しており、下方に熱を保持した冷媒を運搬するには、循環ポンプが必要であり、部材数が増えると共に循環ポンプの駆動用の動力が必要である。前記電気ヒータ等の加熱手段を用いる場合も、該電気ヒータ及び電気ヒータに付随する配線、設置具等、部材数が増える。また、前記電気ヒータを駆動するための動力が必要である。
【０００５】
前記循環ポンプ及び電気ヒータ等は駆動に大きなエネルギが必要であり、前記冷却庫の省エネルギ化の妨げになる。
【０００６】
そこで本発明は、循環ポンプ及び電気ヒータを用いずに少ないエネルギでドレン水を蒸発させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために本発明は、冷却庫のドレン水の蒸発装置であって、ドレン水を溜めておくドレン皿に圧電振動子を配置しており、前記圧電振動子を駆動することでミストが発生しない程度に水面を波立たせることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、圧電振動子は電気ヒータ等の加熱手段に比べて駆動時の消費エネルギが少なく、それだけ、ドレン水の蒸発に必要なエネルギを少なくすることができる。また、圧電振動子で水面を波立たせて空気と水面の接触面積を大きくし、空気中にドレン水を蒸発するものであり、空気の飽和水蒸気以上の水分が空気中に飛散することがなく、水分がキャビネットに付着する不具合を防止することができる。
【０００９】
上記構成において前記圧電振動子は前記ドレン皿の底部に取り付けるとよい。また、前記圧電振動子は前記ドレン水の水面に対して所定の角度傾けて配置するとよい。
【００１０】
底部に圧電振動子を配置するとドレン水が少量でも蒸発させることができ、圧電振動子を水面に対して傾けて配置するとドレン水の水面を広範囲に波立たせることができ蒸発効率を向上できる。
【００１１】
上記構成において前記ドレン皿の底部に凹部を設け、凹部に前記圧電振動子を配設すると良い。
【００１２】
この構成によると、ドレン水が少ない場合でも、前記圧電振動子を駆動することでドレン水の水面を振動させ蒸発させることができる。
【００１３】
上記構成において、前記圧電振動子を振動板に取り付け、該振動板をドレン皿に取り付けると、振動面が大きくなるので水面を広範囲に波立たせることができる。前記凹部を振動板にすると良い。
【００１４】
上記構成において、前記ドレン皿の近傍に送風装置を配置して水面に送風するのが望ましい。前記送風装置にて水面に送風することで、水面から蒸気が取り除かれドレン水の蒸発を促進することができる。
【００１５】
上記構成において、前記ドレン皿の水位を検知する水位検知手段と、該水位検知手段で検知した前記ドレン皿の水位が所定水位以下のときは前記圧電振動子の動作を停止する制御手段を備えると良い。尚、所定水位とはそれには限定されないが、例えば、前記圧電振動子の振動面が水面下に没する境界水位である。
【００１６】
この構成によると、ドレン水による冷却が無い状態で前記圧電振動子を駆動することによる圧電振動子の過熱／破損を防止することができる。
【００１７】
上記構成において、前記ドレン皿の水位が所定水位以下のときは前記圧電振動子の動作を停止し、前記送風装置を動作させると良い。このように、ドレン水が少量のときには前記送風装置を駆動するだけでドレン水を蒸発すれば良い。
【００１８】
上記構成において、前記ドレン水の水位に基づいて前記圧電振動子の入力電圧又は送風装置の回転数のうち少なくとも一方を制御する。このとき、ドレン水の水位が高いときには電圧が高く、水位が低いときには電圧が低くなるように前記圧電振動子の電圧を制御すると良い。また、前記送風装置はドレン水の水位が高いときには回転数が高く、低いときには回転数が低くなるように制御すると良い。
【００１９】
この構成によると、ドレン水の水位が高いときには蒸発量を多く、ドレン水の水位が低いときには水しぶきの発生によるキャビネットへの水滴付着を防止しながら静かに蒸発させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、ドレン皿に溜まったドレン水を簡単な構成かつ少ないエネルギで蒸発させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。図１に本発明にかかる冷却庫の側断面図を示す。図１に示すスターリング冷却庫Ａは、本体１と、スターリング冷凍機２と、スターリング冷凍機２で発生した冷熱を冷却庫内部に運搬する二次冷媒循環回路３と、スターリング冷凍機２で発生した熱を冷却庫外部に運搬する放熱側自然循環回路４とを有している。
【００２２】
本体１は物品を冷却するためのキャビネット１１と、スターリング冷凍機２を配置するための機械室１２とドレン水を溜め蒸発させる蒸発装置１３とを有している。機械室１２はキャビネット１１の背後上部に設けられている。キャビネット１１は断熱層で形成された箱体である。キャビネット１１には、下部に冷凍室１１１、上部に冷蔵室１１２が形成されている。冷凍室１１１の背後には後述する二次冷媒循環回路３の冷却側蒸発器３２を配置するための蒸発器設置空間１１０が備えられている。冷凍室１１１及び冷蔵室１１２には扉１１３、１１４が配置されており、扉１１３、１１４は閉じた状態のときにパッキン１１５にて冷凍室１１１、冷蔵室１１２を気密に密閉している。
【００２３】
スターリング冷凍機２は、低温部２１と高温部２２を有している。低温部２１には二次冷媒循環回路３が、高温部２２には放熱側自然循環回路４が取り付けられている。
【００２４】
図１に示すように二次冷媒循環回路３は冷却側凝縮器３１と、冷却側蒸発器３２及び冷媒流動パイプ３３とを有している。冷却側凝縮器３１はスターリング冷凍機２の低温部２１に接触配置されており、冷却側蒸発器３２は図示のとおり冷却側凝縮器３１の下方、冷凍室１１１の背後の蒸発器設置空間１１０に配置されている。冷却側凝縮器３１及び冷却側蒸発器３２を冷媒流動パイプ３３で環状に連結することでループ型サーモサイフォンを構成している。二次冷媒循環回路３には二次冷媒（それとは限定されないが、ここでは二酸化炭素）が充填されている。
【００２５】
スターリング冷凍機２の低温部２１に接触配置されている冷却側凝縮器３１では二次冷媒が低温部２１の冷熱にて冷却されて凝縮し液体又は略液体の状態になる。液化した二次冷媒は重力により冷媒流動パイプ３３内を流れて冷却側蒸発器３２に流入する。冷却側蒸発器３２に流入した二次冷媒は冷却側蒸発器３２で蒸発し、蒸発時の気化熱で周囲を冷却する。冷却側蒸発器３２より流出した二次冷媒は圧力差によって冷却側凝縮器３１に送られる。以上の動作を繰り返すことで、冷媒を循環させるための外部動力を用いることなくキャビネット１１内部へ冷熱を供給できる。また、キャビネット１１内部には冷却側蒸発器３２の周りの冷やされた空気を循環させるための庫内冷却ファン１１６が取り付けられている。庫内冷却ファン１１６を駆動して冷凍室１１１内部の空気を循環させ冷凍室１１１内部が冷却される。また、冷却された空気は冷蔵室１１２にも送られ、冷蔵室１１２内部も冷却される。
【００２６】
図１に示すように放熱側自然循環回路４は、放熱側蒸発器４１と、放熱側凝縮器４２及び配管４３を有している。放熱側蒸発器４１はスターリング冷凍機２の高温部２２に接触配置されており、放熱側凝縮器４２は図１に示すとおり放熱側蒸発器４１の上部に配置される。放熱側蒸発器４１、放熱側凝縮器４２及び配管４３はループ型サーモサイフォンを構成している。放熱側自然循環回路４の内部には冷媒（ここでは水）が充填されている。放熱側凝縮器４２に送風する放熱ファン４４も備えられている。
【００２７】
放熱側蒸発器４１において、高温部２２で発生した温熱が冷媒に伝達される。そして、熱を吸収した冷媒は蒸発して配管４３を通じて放熱側凝縮器４２へと搬送され、放熱側凝縮器４２によって冷媒の熱が大気に放熱される。その後、放熱して冷却された冷媒は液化して配管４３を通じて放熱側蒸発器４１に循環される。以上の動作を繰り返すことで、放熱側自然循環回路４はスターリング冷凍機２の高温部２２の温熱をスターリング冷却庫Ａの外部に放出する。
【００２８】
図２に本発明にかかるドレン水の蒸発装置（送風ファン省略）の斜視図を、図３に図２に示すドレン水の蒸発装置の側断面図を示す。ドレン水の蒸発装置１３はドレン皿１３１と、圧電振動子１３３と、送風装置を構成する送風ファン１３４とを有している。また、ドレン皿１３１には、ドレン皿１３１に溜まっているドレン水の水位を検知するための水位検知手段として水位センサ１３５が配置されている。
【００２９】
圧電振動子１３３は電圧を印加することで振動する素子であり、ドレン皿１３１の底面１３６の略中央に配置されている。図１に示すようにドレン水抜きパイプ１３２は冷却側蒸発器３２の下方に配置されておりドレン水がドレン皿１３１に流れ込む。図３に示すように送風ファン１３４はドレン皿１３１の水面上に漂う蒸気を多く含む空気を掃気するようにドレン皿１３１に向けて配置されている。
【００３０】
冷却側蒸発器３２が周囲を冷却するときに冷却側蒸発器３２の表面には霜が付着し、除霜時に除霜水となって冷却側蒸発器３２の下方に流下する。キャビネット１１の下方に流下した水（以下ドレン水と呼ぶ）は、冷却側蒸発器３２の下方に配置されたドレン水抜きパイプ１３２を流動してドレン皿１３に溜まっていく。そして、ドレン皿１３のドレン水面上方に漂う蒸気を多く含んだ空気を、送風ファン１３４で冷却庫Ａの外部に放出し、ドレン水の蒸発を促進する。
【００３１】
圧電振動子１３３には図示を省略した電気配線が取り付けられており、電圧を印加することで振動し、ドレン皿１３１に溜まったドレン水を振動させる。ドレン水は振動することで水面が波立ち空気と広い面積で接触して蒸発し空気の湿度を高める。このとき、圧電振動子１３３は振動面がドレン水に完全に覆われていることが好ましい。完全に覆われていない状態で圧電振動子１３３に電圧を印加すると圧電振動子１３３が過熱し破損の原因になる。又、圧電振動子１３３をドレン水の表面からミストがあがらない程度に振動させることにより、蒸気を含んだ空気の放出経路にあたるキャビネットへの水滴付着を防止している。
【００３２】
水位センサ１３５は複数の対を成す電極を有しており、その電極がドレン皿１３１の底部から圧電振動子１３３の振動面高さと略同じ位置及びその上下に一対ずつ電極が配置されている。電極は水にぬれることで通電し導電状態になる。このことより、導電状態になっている電極対によってドレン水の水位を測るセンサである。尚、水位センサはこの電極を用いたものに限定されるものではない。
【００３３】
図４（Ａ）に本発明にかかるドレン水の蒸発装置（送風ファン省略）の他の実施形態の斜視図を、図４（Ｂ）に側断面図を示す。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すドレン水の蒸発装置１３Ａにおいてドレン皿１３１Ａ以外の部分は図２、３に示すドレン水の蒸発装置１３と同一の形状を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００３４】
ドレン皿１３１Ａは底部１３６Ａの略中央部に凹部１３７Ａを有している。凹部１３７Ａには圧電振動子１３３が配置されている。圧電振動子１３３を凹部１３７Ａに配置することで、ドレン水の水位が低くなっても圧電振動子１３３の振動面が水面より露出しにくく、圧電振動子１３３振動面露出状態での駆動による過熱／破損を防止することができる。また、水位センサ１３５も底部１３６Ａ近傍の水位を測定できるものでよくなる。そして、圧電振動子１３３の振動面を低くすることができるので、ドレン水が残り少なくても蒸発させることができる。
【００３５】
ドレン皿１３１Ａの底面１３６Ａは凹部１３７Ａに向かって傾斜している方が良い。傾斜していることで、ドレン皿に溜まった水が凹部１３７Ａに流動するので、溜まったドレン水が少ない状態でも圧電振動子１３３を駆動することができ、振動によってドレン水を残り少なく蒸発させることができる。
【００３６】
図５（Ａ）に本発明にかかるドレン水の蒸発装置（送風ファン省略）の更に他の実施形態の斜視図を、図５（Ｂ）に側断面図を示す。図５（Ａ）、（Ｂ）に示すドレン水の蒸発装置１３Ｂはドレン皿１３１Ｂを除き図２、３に示すドレン水の蒸発装置１３と同一の形状を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。
【００３７】
ドレン皿１３１Ｂは底部１３６Ｂにくさび形の凹部１３７Ｂを有している。凹部１３７Ｂには圧電振動子１３３が配置されている。圧電振動子１３３を底部１３６Ｂに設けた凹部１３７Ａの傾斜に配置することで、圧電振動子１３３の振動面をドレン水の水面に対して傾けて配置することがでる。これにより、水面への振動伝播の投影面積が広がるので、効果的に（蒸発効率よく）ドレン水を蒸発させることができる。又、凹部１３７Ｂ全体を振動板にすることにより、更に効果的に（蒸発効率よく）ドレン水を蒸発させることができる。
【００３８】
図６に本発明にかかるドレン水の蒸発装置の別の実施形態の側断面図を示す。図６に示すドレン水の蒸発装置１３Ｃは振動板１３８及び振動板支持部材１３９を有している。それ以外は、図２、３に示すドレン水の蒸発装置１３と同じであり、実質上同一の部材には同一の符号が付してある。
【００３９】
図６に示すドレン水の蒸発装置１３Ｃは振動板１３８と、振動板１３８を支持する振動板支持部材１３９とを有している。振動板支持部材１３９はドレン皿１３１の底部１３６に支持されている。圧電振動子１３３は振動板１３８に取り付けられており、振動板支持部材１３９に囲まれている。圧電振動子１３３に電圧を印加することで、圧電振動子１３３は振動する。その振動が振動板１３８に伝播して振動板１３８を振動させる。振動板１３８が振動することで、ドレン水が振動し、ドレン水表面がミストが発生しない程度に広範囲に波立って蒸発を促進する。
【００４０】
このとき、振動板支持部材１３９が底部１３６及び振動板１３８に水密に取り付けられている。これにより、圧電振動子１３３は水と非接触に配置されている。水と接触しておらず発熱するが、圧電振動子１３３と接触している振動板１３８を介して放熱するので、過熱／破損を防ぐことができる。振動板１３８を取り付けることで振動面を広くすることができ、それだけ効果的に（蒸発効率よく）ドレン水を蒸発させることができる。
【００４１】
振動板１３８は底部１３６に対して平行に配置、換言すると、ドレン水の水面に対して平行に配置されているが、それに限定されるものではなく、ドレン水の水面に対して傾けて取り付けられていてもよい。また、図４に示すような凹部１３７に振動板支持部１３９が取り付けられていてもよい。
【００４２】
図７に図２に示すドレン水の蒸発装置の動作の一例のフローチャートを示す。まず、水位センサ１３５にてドレン皿１３１に溜まっているドレン水の水位ｔを検出する（ステップＳ１１）。ドレン水の水位ｔと圧電振動子１３３の振動面が露出する水位Ｔ１とを比較する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２にてドレン水の水位ｔが水位Ｔ１よりも大きいとき（ステップＳ１２でＹＥＳのとき）、圧電振動子１３３に電圧を印加し圧電振動子１３３を振動させる（ステップＳ１３）。
【００４３】
ドレン水の水位ｔが水位Ｔ１よりも小さいとき（ステップＳ１２でＮＯのとき）、圧電振動子１３３への電圧の印加を停止する（ステップＳ１４）。このように圧電振動子１３３の振動面が水面下にあるときのみ圧電振動子１３３に電圧を印加することで、圧電振動子１３３の過熱／破損を防ぐことができる。上記実施例ではドレン皿１３１に溜まっているドレン水の水位ｔが圧電振動子１３３の振動面が露出する水位Ｔ１より下回ったときに電圧の印加を停止しているが、それに限定されるものではなく、圧電振動子１３３の過熱／破損を防ぐことができる水位ｔで印加電圧を停止するものを広く採用することができる。
【００４４】
ドレン水の水位にあわせて圧電振動子１３３に印加する電圧及び送風ファン１３４の回転数を変動させてもよい。圧電振動子１３３は印加する電圧によって振幅が変化する。ドレン水の水位が低いときは、ミストが発生するのを防ぐため電圧を低く抑える、水位が高くなると電圧を高くする。
【００４５】
送風ファン１３４の回転数も変動させると良い。このとき、ドレン水の水位が低いときには送風ファン１３４の風により水面にミストが上がりやすいので送風ファン１３４の回転数を落として風量を少なくし、ドレン水の水位が高いときには回転数を上げて風量を多くし蒸発を促進すると良い。
【００４６】
このとき、圧電振動子１３３に印加する電圧は段階的に変化してもよく、連続的に変化してもよい。送風ファン１３５の風量も段階的に変化してもよく、連続的に変化してもよい。
【００４７】
上述の各実施例ではドレン皿１３１に対して１個の圧電振動子１３３が取り付けられるものを例示しているが、それに限定されるものではなく、複数の圧電振動子１３３が取り付けられていてもよい。また、圧電振動子１３３をドレン皿の底部に配置するものを例示しているが、それに限定されるものではなく、効率よくドレン水の水面を波立たせることができるものを広く採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明にかかる冷却庫の側面から見た断面図である。
【図２】本発明にかかるドレン水の蒸発装置の斜視図である。
【図３】図２に示すドレン水の蒸発装置の側断面図である。
【図４】図（Ａ）は本発明にかかるドレン水の蒸発装置の他の例の斜視図であり、図（Ｂ）は側断面である。
【図５】図（Ａ）は本発明にかかるドレン水の蒸発装置の他の例の斜視図であり、図（Ｂ）は側断面である。
【図６】本発明にかかるドレン水の蒸発装置の他の例の側断面図である。
【図７】図２に示すドレン水の蒸発装置の動作の一例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１１  キャビネット
１１０  蒸発器設置空間
１２  機械室
１３  ドレン水の蒸発装置
１３１  ドレン皿
１３２  ドレン水抜きパイプ
１３３  圧電振動子
１３４  送風ファン
１３５  水位検知手段（水位センサ）
１３６  底部
１３７  凹部
１３８  振動板
１３９  振動板支持部材
２  スターリング冷凍機
【図１】
2006017362.tif 000003
【図２】
2006017362.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006017362.tif 000006
【図５】
2006017362.tif 000007
【図６】
2006017362.tif 000008
【図７】
2006017362.tif 000009